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Signed-off-by: 零中断延迟的RTOS <cosyos@139.com>
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零中断延迟的RTOS
2024-01-03 11:39:09 +00:00
committed by Gitee
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commit 7d1fe43f37

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@@ -235,10 +235,75 @@ opd中断挂起服务缓存溢出。<br>
1. taskmgr启动任务管理器。<br> 1. taskmgr启动任务管理器。<br>
2. exit退出任务管理器。<br> 2. exit退出任务管理器。<br>
3. taskmgr /s=...,任务管理器更新速度,取值范围:[50~5000]ms。<br> 3. taskmgr /s=...,任务管理器更新速度,取值范围:[50~5000]ms。<br>
注意:命令仅支持小写字母,结尾必须加回车换行(\r\n 注意:命令仅支持小写字母,结尾必须加回车换行(\r\n<br>
## 第二章、中断篇 ## 第二章、中断篇
### 什么是零中断延迟?<br>
零中断延迟并非是中断的响应时间为零而是指当引入了RTOS以后中断的响应时间仍然能够达到MCU内核特性的响应时间即只要中断发生就能按中断优先级立即抢占绝不延误。也就是说中断响应时间不受RTOS影响与裸机编程是一样的。<br>
### 零中断延迟的意义 <br>
MCU的核心价值在于中断的使用实现对紧急事件的及时响应并处理。如果RTOS内核以关闭总中断的方式来处理内核服务、保护临界段则意味着会丢失对高速并发事件的响应并导致处理延误。而“丢失响应”往往是致命的“处理延误”有时也会产生不良后果。<br>
* 误区 <br>
即使关闭了总中断,用户中断被触发后标志位仍可置位,当开启总中断后仍可响应中断。<br>
首先,这已经导致了“处理延误”,如果超出允许范围会产生不良后果。<br>
其次,如果关闭总中断期间,某个用户中断并发(发生了两次或多次),当开启总中断后仅能响应并处理一次,即“丢失响应”。<br>
* 示例 <br>
高速通讯(丢帧)<br>
高速PWM失调、影响调制精度<br>
高速信号采样(丢失采样、采样点偏离)<br>
事实上RTOS以关闭总中断的方式来保护临界段是最为直接有效的可实现最少的指令。
CosyOS通过特殊的方法来保护临界段必然是走了一条弯路需要执行更多的指令牺牲了
整体的运行效率但同时确换取了零中断延迟这一点与RTOS通过牺牲整体的运行效率来换
取实时性是相同的道理。
零中断延迟是CosyOS的宗旨是原则和底线必须坚决贯彻落实。
### 零中断延迟基本原理
服务层中SysTick、PendSV、任务临界区三者间是互斥访问的。换言之整个服务层是一个大临界区。
所有内核服务(中断本地服务除外),均在服务层(临界区)执行,从而保证服务的“操作流”不会被打断。
中断本地服务采用互斥访问机制。
### 服务详解
任务服务
是指在任务中调用的服务,并在任务临界区中执行。
滴答服务
是指在滴答中调用的服务,并在滴答中执行。
用户可在滴答钩子、定时中断钩子、定时查询钩子中调用滴答服务。
中断服务
是指在用户中断中调用的服务,分为中断本地服务和中断挂起服务。
中断本地服务
是指在中断中调用并直接本地执行的服务,需要互斥访问机制相配合。
中断挂起服务
是指在中断中调用的服务不在本地直接执行,而是把服务的相关信息存入局部的结构体中,
再把结构体指针存入中断挂起服务缓存再触发PendSV而后在PendSV中执行。
### 互斥访问机制
用户中断中读全局变量
重入访问:如果变量正在被写入,仍可成功读取变量。
首先,用户需定义全局变量的副本,并按照指定方式来更新副本。中断中读全局变量时,
需调用 iWhichGVarToRead 来询问应该读哪一个全局变量返回0读正本返回1读副本。
用户中断中接收邮件
重入访问:如果邮箱正在被写入,仍可成功接收邮件(将读取写入过程所读取的局部邮箱)。
互斥访问如果邮箱正在被写入将返回失败false
用户中断中接收消息
互斥访问如果队列正在被访问将返回失败NULL
### 中断挂起服务缓存队列PendSV_FIFO
CosyOS-II 中断挂起服务缓存队列已实现所有内核的MCU均为先入先出队列FIFO
中断挂起服务缓存队列,有必要先入先出吗?答案是确定的,原因在于当中断并发时,服务
的执行顺序要符合“不同中断间可能存在的”和“同一个中断中必然存在的”提请服务的时
序逻辑关系。
再有,“入队列”与“出队列”的过程必须是原子操作,操作流不能被打断。
### 中断
为实现零中断延迟,用户中断应尽量避免使用最低优先级。
用户中断应遵循快进快出的原则,仅执行最为紧急的工作,而把可以稍缓的工作转为在任务中执行(中断服务任务)。
用户中断的最大执行时间应远小于系统滴答周期,这将促使整个系统更加良性的运行。
## 第三章、线程同步 ## 第三章、线程同步
## 第四章、互斥访问 ## 第四章、互斥访问